Arduino 智能小車實作-連上電源與舵機測試

前日 (星期六) 把主要的電線連結起來測試馬達運轉。本來是很順利的,結果把上層壓克力板拆下來準備再接上額外的訊號控制連接線時,一個不注意竟然造成電池短路,很快的就冒岀一股燒焦味。我趕快把電池挖出來 (還好電池沒燒壞),但電池盒已燒毀,有幾根電線也燒黏在一起。

天啊!!現在我才知道 18650 鋰電池的可怕!這讓我學到一件事:不使用且沒有保護電路的情況下,隨時都要把電池拿出來。

這裡先說明一下,小車輪胎馬達是透過 L298N 控制模組來驅動的;L298N 可以控制兩顆馬達的驅動,而我這小車套件是 2WD 驅動,所以剛剛好。L298N 可以控制正、反轉,甚而控制轉速,而這些都需要再連接包括 IN(1~4)、EN(A,B)等連接埠,所以得要接上好幾條電線。這部分就留待到作輪胎運轉測試時,一併連 Arduino 控制程式再作說明。
測試舵機 MG995 驅動

對了,馬達這邊我還加裝了 0.1(104) uf 電容,比較能保護突兀而來的大電流而燒毀馬達。
測試舵機 MG995 驅動

因為當日我沒有備用的電池盒,所以乾脆轉而來測試舵機看看。 (舵機這用詞是大陸用語,英文稱為 servo、我們台灣地區則稱為伺服馬達。)

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Arduino 智能小車實作-鑽孔與配置

我這台小車套件是兩層式壓克力板的車體設計,基本上要搭載 Arduino UNO 與 L298N 電路板、電池盒、可上下左右移動的舵機 (伺服馬達),以及超聲波、藍芽等感測通訊元件,空間是足夠的。但是真要全放在一起,又不致感覺壅塞與突兀,還是需要花些心力思考該如何配置。

嗯,幾經試著幾次擺設,就決定把 L298N 放到底層靠馬達後方處;電池盒放在上層最後邊,Arduino UNO/擴展板 置於上層中間處,而超聲波、舵機等,未來它會作為車子的「眼睛與頸椎」,當然就是置於車子上層的最前方。

目前優先把動力部分給搞定再說,所以舵機還不需要放上去,先預留位置即可。規劃大致的擺設位置後,就要開始施工執行了,主要的工作就是鑽孔然後擺上組件、鎖上螺絲即可。

話說我這兩層壓克力板,店家已經鑽好許多孔位了,但卻完全一個都用不上;後來我旺旺給賣家抗議說車體號稱與 Arduino 相容,卻根本沒有該電路板的預留位置,我懷疑這壓克力板的孔位應該是給其它類型的控制板用的。(店家很內疚,所以準備待我再次採購時會再折扣便宜些。)

所以所有組件擺放的位置都必須鑽孔;還好月初我已經到光華商場 (國際廣場)的電子商家採購一番,其中迷你電鑽也是採購的項目之一,這也該算是 DIY 玩家所必備的「機絲」。

把電路板等組件擺到要固定的位置,然後用奇異筆在螺絲孔處塗個圈圈做記號,然後電鑽就給它鑽下去了。注意固定住不要滑動,反正多鑽幾次就會圓熟了。
小車鑽孔與配置

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Arduino 智能小車實作-關於電源供電方案

關於 18650 電池盒 (8V 電壓),同時供電给 Arduino Uno 主板/Shield V5.0 擴展板 與 L298N 雙橋馬達驅動板的麵包板實驗連接,可以參考錄影畫面:

關於小車輪胎的馬達驅動,一般會透過 H橋式 (H-Bridge)的馬達控制電路 (大陸地區稱為電機模塊),來控制馬達的正反轉與轉速。

我所購買的馬達模板算是用於遙控車最為普及的「雙橋式 L298N」,淘寶購買帶光耦的L298N 售價才約台幣 NT$120,可以同時驅動兩個直流馬達 (或者一個兩相四線步進馬達);邏輯輸入部分加入光電隔離模塊,從而提供更好的保護控制器。
雙H光耦L298N電機控制板

L298N 的直流電源輸入,範圍可以從 3~36 V,而小車驅動馬達為 3~6 V。原來小車提供的電池盒是 AAA 4號電池x4顆,輸入電壓為 6V (1.5V x 4);我把它改裝為 18650 x 2 顆的鋰電池,驅動電壓為 7.2V (3.6 x 2,充滿電測量有 8.05 V)。電壓大些驅動馬達會更為有力,但也不能超出太多,免得燒壞。

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Arduino 智能小車實作-組裝 2WD 小車底盤

學習 Arduino 最快速且較有成就感的學習方式就是實作一台以 Arduino 為控制核心的智能小車。在組裝的過程中,需要能提供DC直流電源;要能控制小車馬達的轉動;裝上紅外線或聲波等感測器後,要能偵測屏障物並控制後續的動作;透過藍芽或無線元件,可以遠端控制小車的行進・・・。所謂的「做中學」就是能在實作的過程中瞭解相關的理論觀念,以及從其中獲得樂趣與成就感。

我是從「淘寶網」買了這款-2WD Arduino平台程控智能小車底盤,號稱是汲取全國電子大賽獲獎選手寶貴經驗,自主研發的超輕量型3輪移動平台;此平台2輪動力驅動,前置金屬萬向輪,支持加載舵機控制,控制簡易、運動靈活、機動性能強。
2WD Arduino平台程控智能小車底盤

淘寶售價約合台幣四百元,若是在「露天」購買,起碼貴上一倍以上;老實說,爾後除了應急外,關於電子零件我會直接從淘寶採購的,兩地的價差真的太大了。

我買的只有小車底盤的套件,並沒有含 Arduino 完整的套裝;其它相關電子配件我則是一樣一樣找,這樣 DIY 的過程會更有樂趣與成就感。
2WD小車底盤

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Arduino 學習筆記-建構電子實驗平台

利用 Arduino 主板作電子實驗時,與麵包板的連接是必然的;又為了防止靜電損壞電子零件的風險,在桌面上準備一個固定的絕緣工作板也幾乎是必要的。

原廠的 Arduino 初學者套件內就包含了一組 Arduino UNO R3 主板、壓克力底板、小麵包板所組成的實驗平台;不過,大陸對岸的商家更有巧思,除了把原廠實驗平台的麵包板增大外 (可接上更多線材與電子零件),再加上了一塊 I2C 1602 LCD 液晶顯示模組,方便偵錯與顯示相關接口的傳輸訊息。
Arduino 實驗平台

組件只有三個-Arduino 主板 (UNO R3)、加長型 (指與原廠的標準配送麵包板比較) 麵包板、I2C 1602 LCD 液晶顯示模組 (接腳大幅精簡富彈性),以及一片壓克力底板 (16.5 x 11.5 cm)加上接腳的螺絲與銅柱等配件。
Arduino 實驗平台

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[簡單開箱] 收到第一批從淘寶訂購的樹莓派與Arduino套件與零組件了~

** 可以瀏覽我的 Flickr 相簿:2014_04_Raspberry Pi & Arduino 購買套件、零組件

早上收到簡訊,告知可以至全家便利商店取貨了。從約 4/14~4/15 在三家淘寶店家訂購,然後 4/18 轉運送達至全家位於「深圳」的集貨站,再 4/21 統一寄送到台灣的全家便利商店,4/22 至門市取件,總共花了約一個星期的時間,效率我認為是相當不錯,很滿意了。

這是我第一批從淘寶所訂購關於 Raspberry Pi (樹莓派)與 Arduino 相關的套件、零組件。為何說是第一批?原因是竟然有些商家不支持國際轉運,問他們店家線上客服 (透過阿里旺旺) 大部份都不知道有這樣的服務;再加上有些東西如行動電源算是特規的管制品 (無法空運),所以只能透過私人代購暨轉運;所以我第二批所訂購的物品是透過「爽購」代購的,目前還在大陸海關排隊清關中。

透過國際轉運是由「全家」寄送至所居住地區附近的門市,前兩個月我就訂過一次,很順利就在離我家最近的全家收到包裹;不過這次奇怪,不知道是否我選錯門市名稱還是怎樣,竟然給我寄到了中和「全家-錦和店」 (原來是希望寄到位於興南路二段的新興店),使得我還必須開車到錦和店去取件。

這一批的套件零組件等,總重 2.68 公斤,國際運費 RMB $52,約折合新台幣 NT$250,我覺得是相當便宜。收到的包裹一大袋用黑色塑膠袋包裹著。
第一波購買的樹莓派&Arduino套件、零組件

撕開後有三個紙盒,因為我就是透過三家店家所訂購再集中轉運的。把紙箱再打開倒出來,琳瑯滿目的物品先集中一堆拍個照存念。
第一波購買的樹莓派&Arduino套件、零組件

這一波主要買了哪些東西?其實一組就是 Raspberry Pi (樹莓派)主板以及相關的週邊,甚至還包括了一片7吋IPS LCD螢幕;另外一組是 Arduino 的學習套件與一些散裝的電子零件。喔,在淘寶所買的這些套件、零組件實在比台灣便宜太多太多了,有興趣的玩家可以自行去比較看看就知道了。(其實許多台灣的賣家根本就是從大陸所訂貨回來的零組件。)

啊,上述那本「Raspberry Pi-Python 編程入門」一書才 RMB $30,實在夠便宜,所以乾脆也一併買本回來瞧瞧。

下列就是我這一批的購物清單,總共花了 RMB $(431+385.5+317+52) = 1185.5元 (含所有運送+轉運費用),約合新台幣 NT$5,930。一大堆東西哩,真的是太超值了。

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